Het belang van 'Orthogonaliteit' in je optische trein
Je hebt net een gloednieuwe monochrome camera gekocht. Een ZWO ASI533MM Pro, misschien wel een QHY268C.
Je schroeft 'm vast op je gloednieuwe Sharpstar 61EDPH III, zet er een filterwiel tussen en een flattener op. Je bent er klaar voor. Eerste licht.
Je schiet een uur Ha en je ziet het op je scherm: sterren zijn prachtig, scherp, tot in de hoeken. Maar dan schakel je naar de OIII-filter. En pats. De sterren aan de rechterkant zijn opeens wazige balletjes. Of erger: je hebt een lichte flare in beeld die je niet had met de andere filter.
Wat is er aan de hand? Welkom in de wereld van de optische trein en het heilige concept van orthogonaliteit.
Wat is die 'orthogonaliteit' eigenlijk?
Laat ik het meteen helder maken: orthogonaliteit is in de astrofotografie gewoon een duur woord voor 'haaks staan'. Het betekent dat elk onderdeel in je optische trein perfect waterpas en loodrecht op de as van de telescoop staat. Je camera, je filterwiel, je corrector, de focuser en de primaire spiegel of lens van je telescoop: ze moeten allemaal één perfecte, rechte lijn vormen.
Zie het als een stapel muntjes. Als de onderste munt scheef ligt, ga je stapelen en uiteindelijk valt de boel om.
Je hoeft geen natuurkundige te zijn om te begrijpen dat lichtstralen vanaf de randen van je telescoop een andere hoek hebben dan die in het midden. Een corrector (zoals een flatteners of coma-corrector) is ontworpen om die stralen weer netjes op één lijn te krijgen.
Maar die corrector is gebouwd met een microscopische precisie. Hij verwacht dat de sensor van je camera exact evenwijdig aan hem staat. Als je camera een beetje gedraaid is, of een kleine hoek maakt, dan is de afstand tot de corrector aan de ene kant opeens 0,1 mm anders dan aan de andere kant. En dat is genoeg om je sterren te vervormen.
Waarom dit je nachtrust (en je beeld) gaat redden
Waarom maak je je hier druk om? Omdat je waarschijnlijk net zo'n €1500 tot €3000 hebt uitgegeven aan je setup. Een RedCat 51 kost al gauw €800, een Sky-Watcher Evostar 72ED ligt rond de €600, en een degelijke ASI2600MC Pro sensor is een investering van zo'n €2000.
Als je dan vervolgens sterren krijgt die op de rand van je beeld lijken op kleine eieren (astigmatisme) of een sterke vignetting, dan is dat zuur.
Het betekent dat je minder bruikbare pixels overhoudt na het uitsnijden van je beeld. En dat is zonde van je dure sensor.
Ik zie het constant bij beginnende astrofotografen. Ze kopen een prachtige Newton-spiegeltelescoop, bijvoorbeeld een 8-inch van Sky-Watcher (€600-€800), en zetten er een Baader Flat2-corrector op (€150). Ze monteren hun camera en schieten foto's.
Maar ze hebben de afstand tussen corrector en sensor niet goed afgesteld, of de camera staat niet haaks.
Resultaat: in de hoeken van hun beeld zie je sterren die eruitzien als streepjes. Ze zijn boos op de telescoop, terwijl het gewoon een kwestie van uitlijnen is. Orthogonaliteit is de sleutel om je materiaal optimaal te benutten.
De werking: de boosdoeners in je optische trein
De kern van het probleem zit 'm vaak in de kleinste details. Neem nu je filterwiel. Stel je gebruikt een ZWO EFW (Electronic Filter Wheel).
Deze schroef je met drie of vier M42-schroeven vast op je camera.
Als je die schroeven aandraait, oefen je druk uit op de behuizing. Als er een minieme onzuiverheid in de schroefdraad zit, of je draait ze niet om en om aan, dan kan de behuizing iets kantelen.
Je filterwiel is dan niet meer haaks op je camera-sensor. En dus staat de volgende laag in je trein ook scheef. Het is een domino-effect.
Een andere grote boosdoener is de 'spacers' (afstandhouders) tussen je camera en je corrector, wat ook de invloed van de Bayer Matrix op je resolutie kan beïnvloeden.
Veel correctors, zoals die van de TS Optics 61EDPH of een Explore Scientific ED102, vereisen een specifieke backfocus. Meestal is dat 55mm. Dit bereik je met een combinatie van 2mm, 5mm en 10mm T2-ringetjes. Als je deze ringetjes los op elkaar draait, kunnen ze door het schroefdraad lichtjes schuin komen te staan.
Zelfs een hoek van 0,1 graden is genoeg om je focus te verpesten op de rand van een grote sensor. Je moet ervoor zorgen dat dit blokje ringen zo strak en recht mogelijk op elkaar zit.
Laten we het ook hebben over de focuser. Bij een Newton-telescoop of een refractor is de focuser het contactpunt.
Als de focuser zelf niet loodrecht op de telescoopbuis staat, dan helpt het niet dat je camera perfect is. Bij een Spiegelreflex of systeemcamera met een T2-ring schroef je die direct op de focuser. Je kunt een kleine hoek voelen als je de camera vastdraait.
Dat is een teken dat je focuser misschien bijgesteld moet worden met de set-schroeven aan de zijkant. Dit is vooral kritiek bij zwaardere camera's, die door hun gewicht (denk aan 1,5 kg voor een ASI294MC Pro) de focuser iets naar beneden kunnen drukken.
Modellen en hulpmiddelen: van goedkoop tot pro
Je hoeft niet meteen een compleet nieuwe set te kopen. Er zijn hulpmiddelen om dit op te lossen.
De goedkoopste en meest effectieve tool is een 'L-connector' of een '90 graden hoekstuk' (T2 of M48). Deze kost tussen de €15 en €30. Je kunt deze gebruiken om je camera te monteren, zodat je hem fysiek horizontaal kunt houden ten opzichte van de grond.
Dit is handig bij een Newton, waar de focuser recht omhoog wijst.
Je camera hangt dan als het ware 'in de lucht'. Zorg dat je een variant koopt met een 'stop-pin', zodat je camera niet kan draaien. Een andere budget-optie (€10-€20) is een 'M48 Baader T2-ring'. Dit is een ring die je op je camera schroeft en die vaak iets dikker en steviger is dan de standaard plastic ringetjes.
Als je echter serieus bent, kijk je naar 'Shim'-setjes. Dit zijn ultra-dunne metalen ringetjes (€5-€10) die je tussen je corrector en je filterwiel kunt leggen.
Als je merkt dat je sterren aan één kant iets scherper zijn, kun je met een shim van 0,1mm aan die kant de hele boel weer waterpas trekken. Dit is de fijnmazige afstelling voor de liefhebber. Voor degenen die het echt goed willen doen, is er de 'Rotator'.
Dit is een stuk gereedschap (zoals de Baader Amici-prisma-rotator of een T2-rotator van ZWO) dat tussen je corrector en camera komt.
Deze kost al gauw €80 tot €150. Het geeft je de mogelijkheid om je beeld te draaien zonder de focus te verliezen. Maar de echte pro's gebruiken een rotator met gradenverdeling om de camera exact waterpas te zetten.
Je zet je camera vast, kijkt naar een ster en draait de rotator tot de ster niet meer 'zweeft' als je aan de focusknop draait. Dat is de ultieme test van orthogonaliteit.
Praktische tips: zo check je het zelf
Hoe weet je nu of jouw setup orthogonal is? Je kunt het visueel controleren.
Zoek een heldere ster en zet je telescoop erop. Haal je oculair eruit en kijk in de focuserbuis (of gebruik een laser-collimator). Draai nu langzaam aan je camera/filterwiel-combinatie, zeker als je aan de slag gaat met narrowband fotografie met een smart telescope.
Als de ster in je oculair of laserspot plotseling een klein beetje van plek verschuift (zweeft), dan staat er spanning op je trein. De boel is niet haaks.
De camera draait namelijk om een punt dat niet in het verlengde van de optische as ligt.
Gebruik bij het monteren altijd een momentsleutel. Je hoeft niet krachtig aan te draaien. Voor M42-draden is 0,8 Nm (Newtonmeter) vaak al voldoende. Voor M48 is dat 1,2 Nm.
Ik zie te vaak dat astrofotografen hun materiaal vastklemmen alsof ze een wiel van een auto verwisselen. Dat is funest. De aluminium draadjes slijten en de boel gaat scheef.
Draai alles met beleid vast. Voel weerstand. Als het vastzit, forceer het niet. Een andere gouden tip: schroef je camera nooit direct vast op een losse T2-ring.
Gebruik altijd de meegeleverde set-schroefjes (de kleine schroefjes aan de zijkant). Die zorgen dat je camera niet kan draaien ten opzichte van de ring.
Als je camera kan draaien, kan je filterwiel ook draaien, en dan verlies je de 'stop' die je nodig hebt om alles recht te houden. Dit is de kleine moeite die een groot verschil maakt. Als je een Newton telescoop hebt (zoals de Sky-Watcher 200/1200), check dan de collimatie van je secundaire spiegel en leer hoe je tilt in je camerasensor corrigeert.
Een secundaire spiegel die scheef staat, gooit je hele optische as overhoop.
Gebruik een collimatie-ooglapje (zo'n 'Cheshire') van bijvoorbeeld Baader (€40). Zorg dat de secundaire spiegel exact in het midden staat en recht onder de doos. Als je dit combineert met een haakse camera-opstelling, ben je verzekerd van scherpe sterren tot in de verste hoeken van je beeld.
Tot slot: wees geduldig. Het opbouwen van een optische trein die perfect orthogonal is, duurt langer dan het aanschroeven van de eerste de beste ring.
Neem de tijd na elke stap. Zet de camera erop, draai hem vast, check of ie waterpas hangt met een waterpas-app op je telefoon (niet super nauwkeurig, maar een indicatie), en kijk of de sterren in het centrum scherp zijn.
Pas als je zeker bent, voeg je het filterwiel toe. Stap voor stap bouwen voorkomt dat je na een uur sleutelen alles weer moet losschroeven. Succes!